为了模拟传输通道对信号的影响,USB协会提供了相应的测试夹具。每套测试夹具由 很多块组成,可以模拟相应的PCB走线并在中间插入测试电缆。这些测试夹具通过组合可 以进行发送信号质量的测试,也可以进行接收容限的测试,或者进行接收容限测试前的校 准。图3 .4是USB协会提供的针对10Gbps的A型接口主机及Micro-B型接口外设的测 试夹具。
除了使用真实的测试夹具和电缆来模拟传输通道对信号的影响外,实际测试中还可以 用示波器的S参数嵌入功能来模拟加入传输通道影响,这样可以简化测试连接,也避免了 夹具反复插拔造成的特性变化。图3.5是使用夹具直接引出信号,并通过示波器中的S参 数嵌入功能进行通道嵌入的典型的USB3.0的信号质量测试环境。 克劳德高速数字信号测试实验室USB标准测试方案;机械USB测试检查

USB测试
USB3.x的接收容限测试USB3.x规范除了对发送端的信号质量有要求外,对于接收端也有一定的抖动容限要求。接收抖动容限的测试方法在被测件环回(loopback)模式下进行误码率测量,即用高性能误码仪(BERT)的码型发生部分产生精确可控的带抖动的信号,通过测试夹具送给被测件的接收端,被测件再把接收到的数据环回后通过其Tx送回误码仪,由误码仪测量环回来 的数据的误码率。USB3.x测试规范对于接收容限的测试原理。
克劳德高速数字信号测试实验室
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3.USB4.0回波损耗测试高速串行信号传输速率越高,信号的射频微波化趋势就越明显,20Gb/s的数字信号的Nyquist频率已经高达10GHz。这种情况下,测试信号的时域指标已经越来越难以保证信号的质量;因此从Thunderbolt3.0开始,发送端在正常传输数据时的回波损耗测试也变成了一个必须的测试项目,USB4.0当然也不例外。USB4.0定义了发送端和接收端差分回波损耗及共模回波损耗四个测试项目。
USB4.0 回波损耗测试的实际连接和结果示意图。它需要 一台至少 20GHz 带宽、带 TDR 选件的网络分析仪, 同时被测体通 过 USB4ETT 软件和 USB4.0 Microcontroller 产生 PRBS31 的测试码型。 是德科技提供详细的操作步骤和网络分析仪设定文件 (State File) 供大家参考。
每一代USB新的标准推出,都考虑到了对前一代的兼容能力,但是一些新的特性可能只能在新的技术下支持。比如USB3.2的X2模式、USB4.0的20Gbps速率、更强的供电能力及对多协议的支持等,都只能在新型的Type-C连接器上实现。由于USB总线的信号速率已经很高,且链路损耗和链路组合的情况非常复杂,所以给设计和测试验证工作带来了挑战,对于测试仪器的功能和性能要求也与传统的USB2.0差别很大。下面将详细介绍其相关的电气性能测试方法。由于涉及的标准众多,为了避免混淆,我们将把USB3.0、USB3.1、USB3.2标准统称为USB3.x,并与USB4.0标准分开介绍。USB3.0的发送端信号质量测试?

USB4.0测试
在进行不同项目测试时,可能会用到不同的测试码型。典型的测试码型有PRBS31、PRBS15、PRBS9、PRBS7、SQ2(重复的“10”码型)、SQ4(重复的“1100”码型)、SQ32(重复的16个高电平和16个低电平)、SQ128(重复的64个高电平和64个低电平)以及不同速率的SLOS(SymbolLockOrderedSets)码型等。比如眼图的测试会使用PRBS31码型,抖动的测试会使用PRBS15码型,Preset的测试会使用SQ128码型等。除了测试码型以外,被测件的发送端还有16种不同的Preset设置,同时示波器捕获波形在做信号均衡时还有10种 USB3.0的总线架构展示?机械USB测试检查
USB主机的低速和全速信号质量测试时的连接;机械USB测试检查
需要 指出的是在 TP3(Case 2) 远端 校准时, 除了 Type-C cable 外, 还 需要 ISI boards, 利用 网 络 分 析 实测, 保 证 ISI boards+Type-C cable+Test fixture 整个测试链路的插入损耗满足 18-19 dB at 5GHz for Gen 2 (10Gbps) 和 16-17 dB at 10GHz for Gen 3 (20Gbps) 的要求。
同时, 是德科技提供 N5991U40A USB4.0 全自动化接收端软件, 帮 助客户非常方便的控制示波器对误码仪输出的加压信号进行校 准, 通过 USB4.0 Microcontroller 和 USB4ETT 软件读取误码测试时误 码仪和被测芯片 Preset 和链路协商过程、以及的误码测试结 果, 生成完整的测试报告。 机械USB测试检查
a)USB-IFUSB4ETT软件下图是USB-IF新推出的USB4ETT(USB4.0ElectricalTestTool)工具的实际界面,它可以通过USB4ElectricalTestTool.exe(GUImodel;手动控制)或者USB4ElectricalTestToolCLI.exe(commandlineinterface;自动化编程控制)两种方式,使被测设备产生必须的测试码型。 b)TransmitterPresetCalibrationUSB4.0信号为了补偿有损链路带来的损耗,定义了16种发送端均衡(Preset0~Preset15),测试规范规定在做发送端测试前...